纜索吊設備技術創(chuàng)新研究與應用

王常在

（中交二公局第二工程有限公司，陜西 西安 710119）

1 工程概況

四平紫氣大路立交橋鋼塔高度100m，纜索吊系統(tǒng)設計跨徑布置為255m+120m+255m，塔柱基礎位于主線橋12m寬中央分割帶內，設左右幅兩組起吊系統(tǒng)。鋼塔安裝及橫梁安裝精度控制是鋼塔施工的關鍵技術。項目鋼塔吊裝設備選型經過多次專家討論評審，最終確定采用160t纜索吊系統(tǒng)進行吊裝，塔柱采S1200K64塔式起重機機身結構，基礎采用樁基礎+混凝土承臺結構，主索錨碇、纜風索錨碇均采用重力式混凝土漿砌片石組合形式，起重主機為公司自有2臺JKB20變頻卷揚機，牽引主機為公司自有3臺JMB18變頻卷揚機和一臺JKB20變頻卷揚機 。

2 纜索吊性能及構造

纜索吊單個塔柱每節(jié)標準節(jié)輪廓尺寸為4.26m×4.26m×5.7m，其中每個塔柱根部第1至3節(jié)及頂節(jié)采用加強節(jié)，其余節(jié)段均采用標準節(jié)，采用對稱方式整體同步頂升和同步下降。塔柱底標高為201.5m。

纜風索分為后正纜風索、前斜纜風索和后斜纜風索三種。前斜纜風為塔柱中跨側斜纜風索，豎向分為三層；后斜纜風索為塔柱邊跨側斜纜風索，豎向分為三層；后正纜風索僅布置在邊跨側，豎向僅單層布置。纜風索采用φ15.24mm鋼絞線，通過纜風錨固立柱與抱箍平聯錨固，縱橋向前后斜纜風間通過精軋螺紋鋼筋拽拉連接。主索及跑車安裝采用塔柱頂部施工平臺進行安裝，纜索吊系統(tǒng)最大起吊能力為單吊 80t，雙側抬吊 160t。T1～ T4、H1～H3鋼塔節(jié)段采用單側吊裝系統(tǒng)起吊，T5～T14鋼塔節(jié)段采用雙側纜索吊抬吊安裝。單邊塔柱三道橫梁連接處四角設四道抗風繩。

3 纜索吊整體結構

纜索吊整體結構由標準節(jié)、基礎節(jié)、加強節(jié)、頂升套架、千斤頂、液壓油泵、人行爬梯、電動卷揚機、起重索、纜風繩、抱箍、牽引索、跑車、索鞍和公司自主研發(fā)的電腦集成控制模塊、PLC控制柜、配電柜等組成，如圖1所示。

圖1 纜索吊整體結構圖

4 纜索吊塔柱升降安裝與拆卸程序

纜索吊塔柱升降最大難點是標準節(jié)吊裝問題，原S1200K64塔式起重機可以自行吊裝標準節(jié)進行安拆。纜索吊塔柱升降高度在30m以下可以采用汽車吊和履帶吊提升標準節(jié)至套架軌道位置進行升降安裝與拆卸。而纜索吊塔柱安裝高度超30米以上首次利用在每個塔柱頂部門架上安裝一個定滑輪，在地面合適位置各安裝一臺JM10噸卷揚機進行反牽提升標準節(jié)至套架軌道位置，利用手拉葫蘆橫向輔助蕩移滑入套架軌道安裝與拆卸。

5 纜索吊單側塔柱同步升降精度控制

纜索吊塔柱單側采用2臺S1200K64塔式起重機機身并列同步升降，2個塔柱橫向之間間距4米用平聯連接成一個整體需要實現并列同步升降。升降過程中需要精確控制2個塔柱同步升降，并保證塔柱升降過程中的垂直度，經過現場模擬升降實驗，在原S1200K64塔式起重機頂升套架的油缸行程活動位置，精確安裝了一套控制行程的傳感器和限位開關，用一套液壓泵站連接一個液壓同步電池閥同時控制2個塔柱的升降，采用公司自主研發(fā)的電腦集成控制模塊、PLC控制柜將2個塔柱油缸行程數據采集到集中控制的電腦上，電腦通過同步控制程序自動調節(jié)2個塔柱升降，有效保證了4個油缸的同步升降。升降誤差精確控制在5mm至15mm之間。每個油缸安裝1個行程傳感器和2個限位開關。單側2個塔柱用一臺電腦操作控制。

6 JM18卷揚機與JKB20卷揚機相同繩速頻率對照

以JM 18卷揚機為基準，通過JM18卷揚機與JKB20卷揚機相同繩速頻率對照，南通力威生產的JKB20卷揚機和JM18卷揚機相同參數是卷筒直徑855mm,卷繩筒周長2686mm、變頻電機轉速(轉/分鐘)、卷筒轉速(轉/分鐘)、鋼繩繩速（mm/每分鐘）與JM18卷揚機和JKB20卷揚機變頻器輸出頻率，變速箱減速比對照得出2臺卷揚機變頻器的頻率比就等于2臺卷揚機變速箱變速比的比例系數，即JKB20卷揚機變速箱速比/JM18卷揚機變速箱速比。反之以JKB 20卷揚機為基準，通過JKB20卷揚機與JM18卷揚機相同繩速頻率對照，即JM18卷揚機變速箱速比/JKB20卷揚機變速箱速比。通過JKB20卷揚機與JM18卷揚機相同繩速頻率對照數據可以用于校正繩速表的顯示值，例如：以JKB20卷揚機為基準，JKB20卷揚機變頻器輸出5Hz時，繩速顯示值應當為2446mm，以JM18卷揚機為基準，JM18卷揚機變頻器輸出5Hz時，繩速顯示值應當為1657mm。

7 JM18卷揚機與JKB20卷揚機起重、牽引同步精度控制

吉林四平紫氣大路立交橋項目纜索吊起重系統(tǒng)設備采用2臺JKB20t變頻卷揚機提升模式，牽引系統(tǒng)采用3臺JMB18t，1臺JKB20t變頻卷揚機控制。由于牽引系統(tǒng)單側卷揚機為不同型號，在實際使用中因不同型號卷揚機在相同時間內變速箱減速比不同，會出現不同步現象，為保證牽引系統(tǒng)能同步牽引，項目通過現場模擬實驗，在規(guī)定時間內和相同的頻率情況下，進行JMB18t變頻卷揚機和JKB20t變頻卷揚機收繩和放繩模擬實驗，通過理論牽引速度與實際牽引速度相結合，通過更換JM18t卷揚機線速度表并對線速度表內部電路根據實際模擬實驗進行設置和修改接線，通過變頻器和速度表接線修改，將變頻器上原接速度表的線從FM改接至MP端，將原線速度表更換為FA8，MP端接Fin，AC端接GND。通過變頻器和速度表參數修改，將G7變頻器H6-07參數中原1440Hz改為2000Hz;將變頻器E1-04最高輸出頻率由60Hz改為50Hz,將線速度表FA8內的系數改為8.31。最終使JKB20t卷揚機和JMB18t卷揚機在相同的線速度條件下實現放繩和收繩保持同步進行，同步誤差控制在10mm范圍內，通過操作平臺上的FA8型線速度表直觀的顯示出收放繩索的速度、頻率、轉速等。

8 人工操作收繩方法

通過改變“收繩筒力矩電機控制器”分段控制取消，改為原始的人工調節(jié)控制。就是PLC輸出端子線：P30、P31、P32、P33不接。由操作人根據卷揚機收繩、放繩動作來及時調節(jié)力矩電機控制器的輸出電機電壓，滿足收繩要求。

9 纜索吊加載試吊試驗

為了保證纜索吊吊裝安全可靠運行，在正式吊裝前要進行超載試吊試驗。超載試吊試驗關系到整個纜索吊主體結構的安全，試吊前要進行現場技術交底，對牽引、起重系統(tǒng)，電氣控制系統(tǒng)，限位等各方面進行全面、系統(tǒng)的安全檢查，對檢查的每個部位對應簽字確認。超載吊重試驗按照從20%、60%、80%、100%、120%逐步加載進行動態(tài)運行調試，每道程序至少運行3次以上，通過測量數據確認各點誤差范圍是否在允許范圍內。動態(tài)超載試吊完成后需進行一次12小時120%超載靜態(tài)吊重試驗。最終通過匯總各組靜態(tài)和動態(tài)加載試驗數據進行綜合評價確定纜索吊是否可以正式吊裝作業(yè)，出具超載試吊驗收檢測報告。

10 結語

目前四平紫氣大路立交橋纜索吊鋼塔吊裝全部順利完成，通過紫氣立交橋實踐證明，纜索吊提升系統(tǒng)有以下優(yōu)點：（1）整體結構同步升降，安裝、拆卸方便。（2）成本低廉，安全系數較高，實用性強，操作簡單。（3）實現了不同型號變頻卷揚機同步牽引速度的研究與應用。（4）重物吊裝及安裝精度控制準確、運行速度靈活，便于鋼塔節(jié)段安裝。（5）纜索吊吊裝作業(yè)效率高，占用空間小，整體穩(wěn)定性強。

四平項目纜索吊首次采用S1200K64塔式起重機機身構件作為纜索吊塔柱，首次實現了不同型號變頻卷揚機在牽引、起重運行過程中等各環(huán)節(jié)設備速度的精準同步控制，收到了很好的社會效益和經濟效益。

[1]JTG D60-2004,公路橋涵設計通用規(guī)范[S].

[2]GB 50017-2003，鋼結構設計規(guī)范[S].